Los fulguritas nos pueden responder a la pregunta ¿Cuánta energía puede contener un rayo?

Se trata de una cuestión que tiene una difícil respuesta, puesto que la mayoría de los métodos hasta ahora conocidos implican realizar estimaciones que conllevan amplios márgenes de error para su cálculo.

Pero recientemente, un grupo de científicos de la Universidad de Florida ha sido capaz de estimar la energía que albergan las descargas eléctricas de las tormentas, a partir del análisis realizado sobre las rocas fosilizadas que se forman en ocasiones tras la caída de un rayo en la tierra, las llamados fulguritas.

Una estimación muy complicada

Hasta ahora, estimar la energía que puede transmitir un rayo no era una tarea sencilla.

Ese valor depende de múltiples variables y lógicamente, tampoco es posible contar con instrumentos de medición fiables que arrojen un valor correcto, por lo que había que recurrir a pruebas empíricas indirectas.

Por ejemplo, el hecho de conocer que la temperatura en un rayo puede alcanzar los 20.000 ºC nos permite llevar a cabo uno de esos procedimientos.

abemos que se debe liberar una gran cantidad de energía para calentar el aire hasta esa temperatura, por lo que si se mide la longitud de un rayo y se multiplica por la energía por metro necesaria para calentar el aire hasta ese valor, se puede obtener un resultado muy aproximado de la energía que transporta un rayo.

Otros métodos han tratado de averiguar ese registro a partir del voltaje de la descarga y aplicando la Ley de Ohm pero como comentábamos anteriormente, son procedimientos que no dejan de ser estimaciones basadas en variables difíciles de medir realmente.

Y es que calcular mal la longitud del rayo, equivocarse en la cantidad de gas calentado por unidad de longitud o en la temperatura, el voltaje y el número de electrones acumulan errores en el procedimiento.

Los rayos fosilizados tienen la respuesta

Cuando un rayo cae a tierra y lo hace sobre un lecho de arena, la energía contenida en la descarga eléctrica es capaz de vaporizar a lo largo de su recorrido por el suelo todo el volumen de arena que atraviese, creando una especie de tubo hueco.

Cuando la arena se enfría, cosa que sucede enseguida, el tubo hueco se convierte en un vidrio que registra el recorrido del rayo; nace un nuevo tipo de roca que se denomina fulgurita. Se podría decir que el rayo queda fosilizado.

Las fulguritas

Una fulgurita es una roca metamórfica que, transformada por el calor y la presión, deja de ser arena y se convierte en un nuevo tipo de compuesto.

En Florida existen muchas zonas donde la arena forma la parte principal del paisaje, de tal forma que hay incluso minas de arena.

Pero además en esos ecosistemas también se dan las circunstancias para que se generen tormentas con relativa frecuencia por lo que los científicos han encontrado muchas fulguritas con las que han podido realizar sus estimaciones.

Minas de fulguritas

Esas minas de arena contiene fulguritas acumuladas desde hace un millón de años y afortunadamente son fáciles de encontrar puesto que el vidrio no es algo deseable en la arena comercial y los responsables de dichas explotaciones lo desechan.

El grosor de las fulguritas oscila entre, aproximadamente, el del dedo meñique de un bebé y el del brazo de un hombre adulto.

Las más gruesas tuvieron que formarse por el impacto de rayos con mucha más energía: una fulgurita más gruesa equivale a una mayor cantidad de arena vaporizada. La mayoría de las fulguritas que hemos encontrado son fragmentos cortos, aunque las más largas medían uno o dos metros.

Cálculos basados en las fulguritas

Según podemos leer en este artículo publicado en Nature, se necesita una cantidad específica de energía para vaporizar la arena.

Primero, la arena debe calentarse hasta los 1.700 °C, aproximadamente la temperatura de la lava fundida.

A esta temperatura, la arena se derrite. La arena derretida se tiene que calentar a continuación hasta unos 3.000 °C, punto en el que se vaporiza.

Para ello, los científicos estiman que hacen falta unos 15 megajulios de energía para calentar y vaporizar un kilogramo de arena y tras medir las fulguritas, llegaron a la conclusión de que la energía media necesaria para formar esas rocas fue de al menos un megajulio por metro de fulgurita formada.

1 teravatio de energía

Como sabéis, la potencia es la energía en función del tiempo y las fulguritas se forman rocas en milmillonésimas de segundo por lo que teniendo en cuenta la longitud media de un rayo, la energía que acumula un rayo podría llegar al teravatio, aunque el valor en muchos casos sea seguramente sea de decenas de gigavatios.

Energía suficiente para abastecer 1.000 millones de casas

Puesto que los datos muchas veces carecen de valor si no se comparan con ejemplos cotidianos, los investigadores han puesto un ejemplo muy sencillo: con esa energía se proporcionaría electricidad a unos 1.000 millones de casas… aunque solo durante unas millonésimas de segundo.

¡Si se pudiera almacenar toda esa energía!

Más información: https://theconversation.com/catching-lightning-in-a-fossil-and-calculating-how-much-energy-a-strike-contains-64152