Continuando con nuestro Blog anterior sobre la “Corriente Estática” que resulta ser uno de los principios fundamentales de la generación del rayo; trataremos de entender este fenómeno con otro aspecto de la estática de la atmósfera:
20. CAMPO ELECTRICO ATMOSFERICO.
Los experimentos de D’alibard y Franklin fueron realizados por muchos investigadores y quizás el más notable es el de L. Lemonier (1752), quien con sus instrumentos más sensibles, descubrió que se podían detectar cargas eléctricas muy pequeñas en la atmósfera, aún cuando no había nubes. El también detectó que había una diferencia en la intensidad de esas cargas eléctricas en la atmósfera durante el día y la noche. El descubrimiento de L. Lemonier es muy importante ya que dio origen a un nuevo campo de investigación de la Física de la Atmósfera, llamada “Fairweather Electricity”.
En 1775 el científico italiano Beccaria, confirmó los descubrimientos de Lemonier con una importante mejora; que las varillas terminadas en punta y los alambres aislados suspendidos en la atmósfera llegaban a cargarse eléctricamente con carga positiva en relación con la superficie de la tierra dependiendo de las condiciones del tiempo, incluso bajo cielos libres de nubes. Esto mostró que un campo eléctrico está presente en la atmósfera aún cuando no hay nubes de tormenta cerca. Beccaria también notó una polaridad inversa cuando una nube de tormenta pasaba arriba, indicando la introducción de una carga eléctrica negativa desde arriba. Así el comprobó los primeros descubrimientos de Franklin de que las nubes de tormenta generalmente están cargadas negativamente en la base y positivamente en el tope, una observación que puede ser fácilmente confirmada actualmente.
El primer intento serio para explicar el “fairweather electricity” fue hecho por Lord Kelvin (1860). El fue el primero en concebir el “fairweather field” como líneas de campo eléctrico las cuales deben extenderse desde la superficie de la tierra y terminan de cargarse en la atmósfera. La dirección del campo es hacia la superficie de la tierra. La Teoría de “el Campo Eléctrico” es que la atmósfera cargada eléctricamente forma un capacitor gigante con la superficie de la tierra. El concepto del modelo del capacitor fue ampliado más tarde por Kennely y Heavyside (1902) quien sugirió que la capa conductora en la atmósfera es la ionósfera, la cual forma un capacitor esférico con la superficie de la tierra donde cada “placa” del capacitor conduce una carga eléctrica muy cercana a un millón de coulombs. Una carga eléctrica de esta magnitud producirá, por supuesto, un campo eléctrico de unos pocos cientos de volts por metro de elevación con respecto a la superficie de la tierra. Este es el valor normal del “fairweather field” existente y Lord Kelvin no sabía el proceso de cargado de las placas del capacitor, al menos parecía tener una idea razonable explicando la estructura del “fairweather field”. Desafortunadamente para esta sugestiva teoría, después del descubrimiento de los iones y los rayos cósmicos se probó que la atmósfera tiene una conductividad eléctrica. El modelo del capacitor de Lord Kelvin perdería por tanto, su carga eléctrica en menos de 10 minutos en una relación cercana a 2000 coulombs por segundo (= 2000 amperes) Deberá mencionarse que C.A. Coulomb, el padre de la Ley de la Fuerza Electrostática, descubrió en 1785 que el aire es ligeramente conductivo, una observación que no fue entendida en ese tiempo.
De donde viene la “fairweather charge” de la atmósfera?. Como se recarga en una relación de 2000 Coulombs por segundo?. En este tiempo se plantearon muchas respuestas; la más popular fue la que planteo C.T.R. Wilson en 1925. Wilson sugirió que todas las Tormentas de rayos alrededor del mundo son generadores eléctricos los cuales por sus continuas y violentas descargas suministran electricidad al sistema de la Ionósfera de la tierra. Sin embargo, esta teoría nunca tuvo un soporte técnico convincente.
Lo que ha sido totalmente comprobado hasta la fecha (1925), es que la existencia de los iones es la razón fundamental de la Actividad Eléctrica Atmosférica. Por lo que resulta de suma importancia, tener SIEMPRE presente esto, cuando se traten las descargas eléctricas atmosféricas (rayos).