Durante mucho tiempo, los científicos no pudieron explicar por qué los rayos caen dos veces en el mismo lugar. Ahora este misterio ha sido resuelto. Un equipo internacional de investigadores dirigido por la Universidad de Groningen utilizó el radiotelescopio LOFAR para estudiar los relámpagos con gran detalle. Su trabajo demostró que las cargas negativas en una nube de lluvia no se descargan todas a la vez. Se conservan parcialmente. Este proceso tiene lugar dentro de estructuras que los científicos han llamado agujas. A través de ellos, una carga negativa puede enviar una segunda descarga al suelo. Los resultados fueron publicados el 18 de abril en la revista científica Nature.
Agujas
"Este descubrimiento es muy diferente de la imagen actual en la que la carga fluye a través de los canales de plasma directamente de una parte de la nube a otra o al suelo", explicó un profesor de física de la Universidad de Groningen.
norte
No fue posible realizar un estudio de este tipo antes, ya que no había equipo necesario. Pero gracias al último radiotelescopio LOFAR, fue posible detectar las agujas, así como determinar sus tamaños. Tienen 100 metros de largo y 5 metros de diámetro.
Matriz de baja frecuencia (LOFAR) fabricada en Holanda. Consiste en varios miles de antenas que se encuentran dispersas por todo el norte de Europa. Están conectados a la computadora central mediante fibra óptica y pueden funcionar como una sola unidad.
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La matriz de baja frecuencia está diseñada para observaciones de radioastronomía, pero la funcionalidad permite que se utilice para estudiar rayos.
Dentro de la nube
Para observar los rayos, los científicos utilizaron solo antenas ubicadas en Holanda, cuyo área total es de 3200 metros cuadrados. Los datos obtenidos con la ayuda de ellos ayudaron a ver qué sucede dentro de la nube durante una tormenta eléctrica.
Los rayos ocurren cuando fuertes corrientes ascendentes crean una electricidad estática especial en nubes grandes, una parte de la cual se carga negativamente y la otra positivamente.
Cuando esta división de carga alcanza una cierta velocidad, aparece una fuerte descarga, que comúnmente se llama rayo. Por lo general, comienza en una pequeña área de aire ionizado caliente, el llamado plasma.
Esta pequeña parte se convierte en un canal de plasma ramificado. Puede tener varios kilómetros de largo. Las puntas de los canales positivos acumulan cargas negativas de la nube. Luego pasan por el canal hasta la punta negativa y se descarga la carga.
Nuevo algoritmo
Los investigadores han desarrollado un nuevo esquema para recibir datos del radiotelescopio LOFAR. Les permite visualizar la radiación de dos relámpagos. Una marca de tiempo muy precisa en todos los datos y un conjunto de antenas permitieron a los científicos identificar fuentes de radiación con alta resolución.
“Cerca de la zona central del radiotelescopio, donde la densidad de la antena es más alta, la precisión espacial fue de aproximadamente un metro”, dice el profesor Scholten. Además, los datos obtenidos fueron capaces de localizar 10 veces más fuentes VHF que otros sistemas de imágenes 3D, con una resolución de tiempo en el rango de los nanosegundos. Esto resultó en una imagen 3D de alta resolución de un rayo.
Rotura
Gracias a la investigación, quedó claro por qué hay roturas en el canal de salida en el lugar donde se forman las agujas. Lo más probable es que descarguen cargas negativas del canal principal, que luego cae nuevamente en la nube de tormenta. Resultó que una disminución de las cargas en el canal provoca un circuito abierto. Pero cuando la carga en la nube vuelve a ser alta, el flujo a través del canal se restablece, lo que conduce a una descarga repetida de rayos. Es gracias a este principio que los rayos caerán repetidamente en la misma área.
Scholten comentó sobre el descubrimiento de la siguiente manera: “La radiación VHF a lo largo del canal positivo es causada por descargas que se repiten regularmente a lo largo de los canales laterales previamente formados, las agujas. Estas agujas parecen agotar las cargas de forma pulsada ". “Este es un fenómeno completamente nuevo”, añade el profesor Joe Dwyer de la Universidad de New Hampshire (EE. UU.), tercer autor del artículo. "Nuestros nuevos métodos de vigilancia capturan una gran cantidad de agujas en el rayo que no se habían visto antes". Y Brian Hare concluye: "Gracias a estas observaciones, vemos que parte de la nube se recarga, y se puede comprender por qué el rayo en el suelo se repite varias veces".
Tatiana Andreeva
