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La Tierra se comporta como un enorme imán. El físico y filósofo natural inglés
William Gilbert fue el primero que señaló esta similitud en !""# aunque los
efectos del magnetismo terrestre se $abían utili%ado muc$o antes en las br&'ulas
primiti(as.
El magnetismo de la Tierra es el resultado de una dinámica# ya que su n&cleo de$ierro de la Tierra no es sólido.
)or otra parte# en la superficie terrestre y en la atmósfera se generan di(ersas
corrientes eléctricas producidas por di(ersas causas# además de un intercambio
constante de electricidad entre el aire y la Tierra.
La Tierra posee un poderoso campo magnético# como si el planeta tu(iera un
enorme imán en su interior cuyo polo sur estu(iera cerca del polo norte geográfico
y (ice(ersa. *unque los polos magnéticos terrestres reciben el nombre de polo
norte magnético +pró,imo al polo norte geográfico- y polo sur magnético +pró,imo
al polo sur geográfico-# su magnetismo real es el opuesto al que indican sus
nombres. Las posiciones de los polos magnéticos no son constantes y muestran
notables cambios de año en año. ada /!" años# las (ariaciones en el campo
magnético de la Tierra incluyen el cambio en la dirección del campo pro(ocado por
el despla%amiento de los polos. El campo magnético de la Tierra tiene tendencia a
trasladarse $acia el 0este a ra%ón de / a 12 3m por año.
CAMPO MAGÉTICO TERRESTRE
El magnetismo de la Tierra es el resultado de una dinámica, ya que su núcleo de
hierro de la Tierra no es sólido.
Electricidad# a$ora sí se puede definir la misma como una propiedad de carácter
físico que se e(idencia por medio de la atracción o el rec$a%o que se causan entre
sí los di(ersos componentes que constituyen la materia.
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La capacidad de producir electricidad no solamente la tiene el $ombre# ya que la
naturale%a la genera cuando ocurre una tormenta# en cuyo caso se manifiesta una
importante transferencia de energía entre un área de la atmósfera y la superficie
terrestre# fenómeno que se $ace e(idente en forma de rayo.
TERRESTRE 4e utili%a el término 5terrestre6 para calificar a todo ob'eto# elemento#situación o fenómeno que tenga que (er con el planeta Tierra.
Electricidad Terrestre
Electricidad terrestre 4e conocen tres sistemas eléctricos generados por procesos
naturales. 7no está en la atmósfera. 0tro está dentro de la Tierra# fluyendo
paralelo a la superficie# y el tercero# que traslada carga eléctrica entre la atmósfera
y la Tierra# fluye en (ertical.
La electricidad atmosférica# e,cepto aquella que se asocia con cargas dentro de
una nube y ocasiona el relámpago# es el resultado de la ioni%ación de la atmósfera
por la radiación solar y a partir del mo(imiento de nubes de iones conducidas por
mareas atmosféricas. Las mareas atmosféricas se producen por la atracción
gra(itacional del 4ol y la Luna sobre la atmósfera de la Tierra +véase Gra(itación-
y# al igual que las mareas oceánicas# suben y ba'an a diario. La ioni%ación y# por
consiguiente# la conducti(idad eléctrica de la atmósfera cercana a la superficie de
la Tierra es ba'a# pero crece con rapide% al aumentar la altura. Entre los 2" y los2"" 3m por encima de la Tierra# la ionosfera constituye una capa esférica casi
perfectamente conductora. La capa refle'a las señales de radio de ciertas
longitudes de onda# ya se originen en la Tierra o lleguen a la Tierra desde el
espacio. La ioni%ación de la atmósfera (aría muc$o# no sólo con la altura sino
también con la $ora del día y la latitud. La ionosfera constituye una capa esférica
casi perfectamente conductora.
Corrientes de la Tierra
Las corrientes de la Tierra constituyen un sistema mundial de oc$o circuitos
cerrados de corriente eléctrica distribuidos de una forma bastante uniforme a
ambos lados del ecuador# además de una serie de circuitos más pequeños cerca
de los polos. La superficie de la Tierra tiene carga eléctrica negati(a. La carga
negati(a se consumiría con rapide% si no se repusiera de alguna forma.
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Carga en la superficie terrestre
La superficie de la Tierra tiene carga eléctrica negati(a. *unque la conducti(idad
del aire cerca de la Tierra es pequeña# el aire no es un aislante perfecto y la carga
negati(a se consumiría con rapide% si no se repusiera de alguna forma.
uando se $an reali%ado mediciones con buen tiempo# se $a obser(ado que un
flu'o de electricidad positi(a se mue(e $acia aba'o desde la atmósfera $acia la
Tierra. La causa es la carga negati(a de la Tierra# que atrae iones positi(os de la
atmósfera. *unque se $a sugerido que este flu'o descendente puede ser
contrarrestado por flu'os positi(os ascendentes en las regiones polares# la
$ipótesis preferida $oy es que la carga negati(a se traslada a la Tierra durante las
tormentas y que el flu'o descendente de corriente positi(a durante el buen tiempo
se contrarresta con un flu'o de regreso de la corriente positi(a desde %onas de la
Tierra que e,perimentan tiempo tormentoso. 4e $a comprobado que la carga
negati(a se traslada a la Tierra desde nubes de tormenta y la relación en la quelas tormentas desarrollan energía eléctrica es suficiente para reponer la carga de
la superficie. *demás# la frecuencia de tormentas parece ser mayor durante el día#
cuando la carga negati(a aumenta con mayor rapide%.
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Magnetismo TerrestreLa Tierra posee un poderoso campo magnético# como si el planeta tu(iera un
enorme imán en su interior cuyo polo sur estu(iera cerca del polo norte geográfico
y (ice(ersa. *unque los polos magnéticos terrestres reciben el nombre de polo
norte magnético +pró,imo al polo norte geográfico- y polo sur magnético +pró,imo
al polo sur geográfico-# su magnetismo real es el opuesto al que indican sus
nombres. Las posiciones de los polos magnéticos no son constantes y muestran
notables cambios de año en año. ada /!" años# las (ariaciones en el campo
magnético de la Tierra incluyen el cambio en la dirección del campo pro(ocado por
el despla%amiento de los polos. El campo magnético de la Tierra tiene tendencia a
trasladarse $acia el 0este a ra%ón de / a 12 3m por año.
Los campos magnéticos rodean a las corrientes eléctricas# de modo que se
supone que esas corrientes eléctricas circulantes# en el n&cleo fundido de la
Tierra# son el origen del campo magnético. 7n bucle de corriente genera un
campo similar al de la Tierra. La magnitud del campo magnético medido en la
superficie de la Tierra es alrededor de medio Gauss. Las líneas de fuer%a entran
en la Tierra por el $emisferio norte. La magnitud sobre la superficie de la Tierra
(aría en el rango de "#8 a "#! Gauss.
El campo magnético de la Tierra se atribuye a un efecto dinamo de circulación de
corriente eléctrica# pero su dirección no es constante. 9uestras de rocas de
diferentes edades en lugares similares tienen diferentes direcciones de
magneti%ación permanente. 4e $an informado de e(idencias de : re(ersiones
del campo magnético# durante los <imos : millones años.
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*unque los detalles del efecto dinamo no se conocen# la rotación de la Tierra
desempeña un papel en la generación de las corrientes que se suponen que son
la fuente del campo magnético. La interacción del campo magnético terrestre con
las partículas del (iento solar crea las condiciones para los fenómenos
de auroras cerca de los polos.
El Efecto Dinamo
La simple pregunta ;<cómo obtiene la Tierrasu campo magnético=; no tiene una respuesta
simple. )arece claro que la generación del campo
magnético está relacionada con la rotación de la Tierra# ya
que >enus con una similar composición de n&cleo de $ierro# pero con un período
de rotación de 128 días terrestres# no tiene un campo magnético que pueda
medirse. iertamente# parece plausible que depende de la rotación del $ierro
metálico líquido que compone una gran parte del interior de ambos planetas. El
modelo del conductor giratorio nos lle(a al ;efecto dinamo; o ;geodinamo;#
e(ocando la imagen de un generador eléctrico.
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La con(ección mue(e el fluido del n&cleo e,terior y lo $ace circular con relación a
la Tierra. Esto significa que un material conductor de electricidad se esta mo(iendo
con respecto al campo magnético de la Tierra. 4i por alguna interacción como por
e'emplo la fricción entre placas# se obtiene una carga eléctrica# entonces se
produce un bucle de corriente efecti(a. El campo magnético de un bucle de
corriente# podría sostener el campo magnético de la Tierra# de tipo de dipolo
magnético. Las modelaciones a gran escala en ordenadores# están consiguiendo
una simulación realista de tal tipo de geodinamo.
Corrientestelúricas
*lrededor de nuestro planeta e,istes unas corrientes magnéticas que recorren latierra de norte a sur. Estas corrientes magnéticas son causadas por el n&cleo
fundido de $ierro +y otros elementos- que circulan en el interior de la tierra y que
son las causantes de la llamada deri(a continental.
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?ué es la corriente tel&rica $ay que saber
primero que nuestro planeta tiene un campo
magnético que se e,tiende desde el n&cleo
$asta el espacio e,terior# donde se (aatenuando.
Las corrientes tel&ricas son unas corrientes
eléctricas que se mue(e ba'o tierra o a tra(és del océano. Tienen una muy ba'a
frecuencia# y corren muy cerca de la superficie terrestre.
@elacionadas con la acti(idad de las tormentas eléctricas# ya que la acumulación
de cargas eléctricas en la superficie terrestre con(ierte a una llu(ia en una
tormenta eléctrica.
Este campo tiene efectos
electromagnéticos que son los que
crean la magnetosfera# una especie
de capa protectora magnética que
nos protege del (iento solar# un flu'o
de partículas de alta energía que nos en(ía nuestra estrella# el 4ol.
También se puede capturar algo de esa corriente eléctrica que transmiten# que
aunque es mínima# permite la creación de baterías terrestres o elapro(ec$amiento de la electricidad terrestre. En el siglo A se usaba estos
sistemas para los telégrafos.
El 0mbilicus 9undi u ombligo del mundo. ?ue es el
punto desde el cual surgen y al cual con(ergen todas
estas corrientes tel&ricas. uenta la leyenda que si
alguien pudiese encontrar ese centro# podría dominar la
Tierra y cambiar su forma a placer# ya que se tendría
control completo sobre el clima y sobre la tectónica de
placas.
Están relacionadas con los llamados puntos tel&ricos# los cuales# seg&n ideas
esotéricas# son puntos de unión que $asta podrían permitir que se (ia'e entre ellos
de forma instantánea. 4on los puntos donde se unen las corrientes tel&ricas.
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Teoría eléctrica de una tormenta
Las tormentas son e,tremadamente comple'as y no e,iste un modelo
generalmente aceptado que pueda ser utili%ado para calcular la corriente liberada
por ellas en el circuito eléctrico global. 7n modelo muy difundido supone una
distribución bipolar en la nube# con un n&cleo de cargas positi(as en la cima y otro
de negati(as en la base. Este modelo es el más simple pero a la (e% el más
utili%ado a la $ora de e,plicar el circuito eléctrico global. La gran mayoría de las
nubes que se forman en la atmósfera se disipan sin producir ni precipitación ni
rayos. Los iones que se mue(en rápidamente dentro de la nube son atrapados por
partículas nubosas más grandes de forma que decrece la conducti(idad eléctrica
de la nube con respecto al aire claro que le rodea de forma que la corriente de
buen tiempo queda alterada en las cercanías de la nube. * medida que la
acti(idad con(ecti(a en la nube aumenta# la electrificación aumenta. La fuerte
electrificación generalmente comien%a con el desarrollo rápido# tanto $ori%ontal
como (ertical# de un c&mulo de buen tiempo a un c&mulo nimbo. Entre la
superficie de la tierra y la nube se produciría un ascenso de cargas positi(as o undescenso de negati(as. )or encima de la nube las tormentas aportarían cargas
positi(as que fluyen $acia la ionosfera en forma de una orriente de conducción.
El rápido incremento de la conducti(idad eléctrica con la altura confina la corriente
en una columna (ertical que fluye desde la tormenta $asta la ionosfera. )arte de
estas corrientes ascendentes circulan influidas por el campo magnético terrestre.
El campo magnético terrestre y la ionosfera redistribuyen la carga $ori%ontalmente
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por todo el globo. Besde la ionosfera la corriente fluye $acia aba'o como orriente
de buen tiempo.
*unque como ya se $a dic$o el modelo de distribución de carga en la nube que se
aplica en el circuito eléctrico global es el dipolar# es interesante mostrar con un
poco más de detalle las corrientes más importantes que rodean a una nube
con(ecti(a# así como la distribución de carga dentro de ella.
Corrientes de convección: formadas por el transporte de partículas cargadas
desde el suelo a la base de la nube.
Corrientes de precipitación: producidas por el transporte de cargas $acia elsuelo positi(as o negati(as dependiendo de la %ona de la nube de donde pro(enga
la precipitación.
Corrientes puntuales o de corona: cargas positi(as que liberan los árboles#
(egetación y otros puntos sobre la tierra y que son atraídas por el n&cleo principal
de carga negati(a de la nube.
Rayos: descargas eléctricas producidas por el aumento de la diferencia de
potencial entre dos puntos de la nube o entre la nube y la superficie de la tierra.
El rayo es una poderosa descarga natural de electricidad estática# producida
durante una tormenta eléctricaC generando un ;pulso electromagnético;. La
descarga eléctrica precipitada del rayo es acompañada por la emisión de lu% +el
relámpago-# causada por el paso de corriente eléctrica que ioni%a las moléculas de
aire# y por el sonido del trueno# desarrollado por la onda de c$oque. La electricidad
+corriente eléctrica- que pasa a tra(és de la atmósfera calienta y e,pande
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rápidamente el aire# produciendo el ruido característico del trueno. Los rayos se
encuentran en estado plasmático.
Elevación: para que las nubes se formen# el aire $&medo debe subir# enfriarse ycondensarse. La ele(ación es el mecanismo que $ace que el aire suba# y e,isten
muc$as maneras para que esto suceda. uando el sol calienta la tierra y la tierracalienta el aire sobre ésta# ese aire se ele(a y un aire más frío ocupa su lugar.uando una masa de aire cálido se incorpora a una masa de aire frío# el airecálido más li(iano se ele(a y se coloca por encima del aire frío. 7n frente fríoascendente $ace lo contrarioD se desli%a por deba'o de la masa de aire cálido y loobliga a ele(arse.
* medida que el aire cálido asciende# se (aenfriando y entonces desciendeD éste es unproceso llamado con(ección. Las corrientesde con(ección dispersan la energía termal+calor-# en este caso el aire calentado. El
término técnico para una tormenta eléctricacomple'a es sistema convectivo demesoescala.
Humedad: éste es un ingrediente esencial entodos los sistemas climáticos. El aireascendente no formará nubes si es seco. Lasnubes cumulonimbos +popularmentellamadas nubes de llu(ia# de tormenta otormentosas- están cargadas de $umedad enforma de (apor de agua. 4e forman a medida
que el aire cálido se ele(a y luego se enfría$asta llegar al punto de condensación. Elpunto de condensación es la temperatura a la
cual una nube se satura +no puede retener más $umedad- y el (apor de aguacomien%a a condensarse en forma de llu(ia. Las tormentas eléctricas son máscomunes en climas cálidos porque el punto de condensación es altoC las nubespueden cargar más $umedad antes de llegar al punto de saturación y liberar eltorrente de llu(ia.
Aire inestable: el aire $&medo y ascendente no siempre genera tormentaseléctricas. El aire debe ser inestable. 4i el aire es estable# el aire ascendente se
enfría más que el aire a su alrededor y (uel(e a descender# y se e(ita así latormenta eléctrica. Las masas de aire inestable ascienden y se enfrían pero semantienen más calientes que el aire a su alrededor y# por lo tanto# contin&anele(ándose. El mecanismo de trasfondo es el calor liberado por la condensaciónen una nube. Bebido a esto# la masa de aire ascendente se mantiene más cálidaque el aire a su alrededor y contin&a ele(ándose. El aire que asciende forma unacorriente ascendente# mientras que el aire que desciende forma una corrientedescendente.
Las nubes cumulonimbos crecen$acia arriba y desarrollan cumbresaltísimas que parecen yunques.En general# las tormentas
eléctricas pro(ienen de esasnubes.
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o debe haber to!es a a!ro"imadamente #.$$$ m %&$.$$$ !ies': un tope es laparte superior de una nube de con(ección# en donde el aire se estabili%a. 4i no$ay topes a alrededor de 8.""" m# el aire inestable contin&a ele(ándose y estopermite que se desarrollen tormentas eléctricas. En este escenario de una masade aire cálido ascendente# las tormentas eléctricas se forman en la masa de aire
frío# inestable y $&medo que $ay deba'o de ésta. on un frente frío ascendente#las tormentas eléctricas se forman a lo largo de la línea frontal y 'usto en frente deésta.
Estos cuatro ingredientes se combinan para formar una tormenta. 7na corrienteascendente $ace que se desarrollen nubes altísimas. uando comien%a a caer llu(ia# la corriente descendente desarrolla y forma ráfagas de (iento cerca de latierra. inalmente# la corriente ascendente se rompe y la tormenta se termina. Lafuer%a de la corriente ascendente y descendente determina la fuer%a de latormenta.
Formación de las tormentas eléctricas
Los rayos son descargas eléctricas causadas por desbalances entre las nubes y el
suelo o con la propia nube# ocurriendo en el primer caso descargas hacia el
suelo y en el segundo descargas dentro de la nube siendo este el caso ms
com!n"
Todos los tipos de tormentas eléctricas +rayos y relámpagos- pro(ienen
principalmente de nubes llamadas umulonimbus que se caracteri%an por tener
una forma parecida a un yunque. Estas nubes se forman por una alta $umedad en
el ambiente# en presencia de una masa de aire caliente inestable que en presencia
de una alta energía sube rápidamente. Este ascenso es provocado por elenfrentamiento de dos frentes# uno clido y uno fr$o# haciendo %ue el fr$o#
por su mayor densidad y peso# pase por aba&o del clido y lo obligue a subir"
7na (e% conectados +suelo y nube- la carga negati(a (ia'a $acia el suelo y se
produce el rayo de lu% (isible# %ue va desde el suelo hacia la nube" Este rayo
llega a velocidades de '(("((("((( )ilómetros por hora"
*as ra+ones para las tormentas# con lluvia o secas# en esta época del a,o es
la inestabilidad de la atmósfera"
Formación del rayo
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@elámpago del atatumbo# Fulia# >ene%uela. La fábrica de o%ono de la 9adreaturale%a. Este fenómeno es capa% de producir .:!.""" relámpagos por año#produciendo el "H de la capa de o%ono del planeta.
ómo se inicia la descarga eléctrica sigue siendo un tema de debate. Loscientíficos $an estudiado las causas fundamentales# que (an desde lasperturbaciones atmosféricas +(iento# $umedad y presión- $asta los efectos del(iento solar y a la acumulación de partículas solares cargadas. : 4e cree que el
$ielo es el componente cla(e en el desarrollo# propiciando una separación de lascargas positi(as y negati(as dentro de la nube.
Los rayos pueden producirse en las nubes de ceni%as de erupciones (olcánicas# opuede ser causado por (iolentos incendios forestales que generen pol(o capa% decrear carga estática.
Los rayos ocurren dentro de las nubes de tormenta así como también fuera deéstas# y no necesariamente impactan en la tierra. Este diagrama muestra losdiferentes tipos de rayos como así también el mo(imiento de aire y de la cargaeléctrica de la tierra a la nube# y (ice(ersa.
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El daño que causa el rayo se debeen gran parte al calor que engendra.Los incendios que las c$ispaseléctricas pro(ocan todos los añoscalcinan miles de 3ilómetros
cuadrados de bosques# con losconsiguientes incendios de casas y$aciendas. 9uc$as (eces los árbolesy los edificios resultan per'udicadosdebido a que la onda repentina decalor pro(oca la (apori%ación delagua y la acumulación de unapresión suficiente para $acer estallar
la corte%a o saltar los ladrillos. )or otro lado# cada año mueren fulminados por elrayo miles de personas.
7na (e% que esta nube se formó# comien%an los procesos de IcargadoJ queconsiste en la acumulación de cargas dentro de la nube. Esto se produce por elmo(imiento y c$oque de las partículas dentro de la nube. Los cristales de $ieloque contiene el umulonimbos suben y los grani%os en esta ba'an# así# alencontrarse# colisionan y liberan electrones# quedando los cristales de $ielo concarga positi(a y los grani%os con carga negati(a. Luego del c$oque# los doselementos contin&an su mo(imiento# acumulándose en la parte superior e inferior cargas positi(as y negati(as respecti(amente.
La liberación de esta carga acumulada en la nube ocurre en una serie de etapasque terminan con la generación del rayo. )rimero# una corriente de aire ioni%adounida a la nube desciende de está acercándose al suelo. uando esta corrientelocali%a una columna de cargas positi(as conectada al suelo +también de cargapositi(a- que puede ser desde un árbol a un edificio o $asta una persona y ambasse conectan# se produce un flu'o de corriente eléctrica desde la base negati(a delumulonimbos $acia el suelo positi(o.
E* TR-E./
La electricidad terrestre se puede $acer (isible por medio de trueno
En particular# las tormentas eléctricas son un fenómeno bastante comple'o que# aunque
a grandes rasgos $a sido definido y e,plicado# $ay algunos aspectos que permanecen
como interrogantes# como lo es el origen y producción de los rayosy el giro de los
tornados# por e'emplo.
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En cuanto al origen de los truenos# también $a sido ob'eto de debate durante muc$o
tiempo# pero actualmente la ciencia $a alcan%ado el consenso sobre por qué se
producen los truenos# así que a$ora (amos a (er cuál es esta e,plicación.
Tormenta eléctricaD truenos y rayos
Los truenos y los rayos son dos manifestaciones distintas pero naturalmente muy
(inculadas y que forman parte del mismo fenómeno climatológicoD la tormenta eléctrica.
El proceso que produce una tormenta eléctrica comien%a cuando masas de aire caliente
y $&medo comien%an a ele(arse debido a corrientes de aire ascendente. *l ele(arse#
estas masas de aire comien%an a enfriarse y condensarse# formando nubes
llamadas cumulonimbus# que pueden tener $asta 1" 3ilómetros de alto.
* medida que el aire se (a condensando# se (an formando gotas de agua y $ielo que
caen desde lo alto# a tra(és de la nube# $acia la superficie de la tierra y# mientras caen#
(an colisionando con otras gotas y $aciéndose cada (e% más grandes# al mismo tiempo
que generan dentro de la nube una corriente de aire descendente que se e,pandirá a lo
largo de la tierra en forma de (iento.
TKM4T0M N KE9E@*
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4e cree +aunque esto se debate y no $a sido totalmente e,plicado- que si la corriente de
aire ascendente que produ'o la nube se mantiene# mientras las gotas que caen crean
corrientes de aire descendente# el c$oque de estas masas de aire produce las
descargas eléctricas que conocemos como rayos# ya que las nubes poseen campos
eléctricos +esto <imo probado por Oen'amin ran3lin con su famoso e,perimento de la
cometa-.
)roducción de los truenos
El trueno es la e,presión sonora que se da una (e% producido el rayo. omo di'imos#
también el origen de los truenos $a sido largamente debatido. La primera e,plicación
data del siglo cuando *ristóteles consideró que se producían por c$oques entre las
nubes# y luego las teorías $an (ariado a lo largo de la $istoria# $asta que actualmente se
$a llegado al consenso.
4e $a podido comprobar mediante análisis espectroscópicos que la temperatura de un
rayo# si bien (aría desde 1".""" M +Mel(in- $asta 8".""" M# primero# y luego desciende
$asta ".""" M durante los P" microsegundos que dura# tiene en promedio una
temperatura de 1".2"" M +1"."" Q-. Esta ele(ada temperatura causa que el rayo se
e,panda a tra(és del aire más frío circundante a una (elocidad mayor que la del sonido#
lo que produce una onda de c$oque+en principio similar a la de una e,plosión-.
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TKM4T0M N 4T0MORTE
Bependiendo de la naturale%a del rayo y de la distancia de la persona# el sonido del
trueno puede (ariar desde un marcado y fuerte cru'ido $asta un largo estruendo# y a
(eces puede alcan%ar $asta " decibelios# cercano al umbral de dolor para el oído
$umano.
>arios e,perimentos de simulación de rayos $an aportado pruebas bastante
consistentes para respaldar esta e,plicación# aunque# como suele suceder en el ámbito
científico +porque básicamente de eso se trata-# se siguen debatiendo los mecanismos
físicos precisos que tienen lugar en el proceso.
Ionosfera0ué es 1onósfera:
La ionósfera o ionosfera es una capa superior de la atmósfera# ubicada entre losA" y P"" 3m de altura# donde tienen lugar procesos de ioni%ación# de allí sunombre. La palabra ionósfera se compone de dos términos de origen griegoD Sἰ
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+ion-# que se refiere al átomo y su propiedad de transportar carga eléctrica# yUV X +sfaira-# que significa 5esfera6. ῖ
Caracter$sticas
La característica principal de la ionósfera es que# como consecuencia de laradiación solar# se encuentra en permanente ioni%ación. La ioni%ación es elproceso mediante el cual los átomos se rompen formando iones# lo cual pro(oca(ariaciones e,tremas en la temperatura de sus gases# que puede ir desde los Y:"Z $asta los .P"" Z. )or ello# también se la conoce como termósfera# aunque$ay partidarios de entenderlas de manera diferenciada# pues cada nombrepri(ilegia un fenómeno distintoD el uno la ioni%ación y el otro las oscilacionestérmicas.
En la ionósfera# los electrones pueden mo(erse más libremente debido a que ladensidad de los gases es muc$o más ba'a en comparación con las capas
inferiores. Esto le proporciona las condiciones para ser una e,celente conductorade electricidad# lo que facilita la propagación de ondas de radio y tele(isión.
La ionósfera a su (e% se subdi(ide en (arias capas# conocidas con las letras B# E# y 1. Las capas más ba'as# B y E# son idóneas para las ondas de radio de ba'afrecuencia# mientras que las más altas# y 1# refle'an las ondas de radio confrecuencias mayores.
Fenómenos
En la ionósfera# además de la desintegración de los meteoritos# se producen las
llamadas auroras polares# que son consecuencia directa del influ'o de los (ientossolares sobre la Tierra# cuyas partículas son atrapadas por el campo magnético denuestro planeta# dando lugar a uno de los fenómenos lumínicos másimpresionantes del mundo.
*2 1/./SFER2
La ionosfera es un grupo de capas en nuestra atmósfera donde el aire es muydelgado y que se e,tiende entre unos P" 3m y unos P""3m de altura. Oa'o lainfluencia de la radiación solar los átomos se rompen formando los iones. Lo me'or de este proceso es que esos iones pueden refle'ar o doblar ondas de radio $astauna determinada longitud de onda.
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La ioni%ación es un proceso de ruptura de los enlaces electrónicos en los átomos#que producen la formación de pare'as de iones de cargas opuestas. Losprincipales mecanismos de ioni%ación son la colisión de los átomos o moléculascon otros átomos e iones# la interacción con alg&n tipo de radiación i la aportaciónde calor.
Los iones son los que dan nombre a la ionosfera la cual al ser más ligera permite alos electrones mo(erse más libremente. Este factor es importante para lapropagación de alta frecuencia +KD 8 a 8" 9$%-. Generalmente# cuantos máselectrones# frecuencias más altas se pueden usar.
Burante el día pueden $aber en la ionosfera 2 regiones o capas llamadas B# E# y 1.
4us alturas apro,imadas sonD
o
@egión B de P" a /" Mm.
o @egión E de /" a 2" Mm.
o @egión de 2" a 1" Mm
o @egión 1 más de 1" Mm de altura.
Burante el día# la propagación de tipo ;EsporádicaYE; se da en la región E de la
ionosfera# y a ciertas $oras del ciclo solar la región se 'unta con la 1. )or lanoc$e las regiones B# E y se quedan sin electrones libres# siendo entonces laregión 1 la &nica disponible para las comunicacionesC de todas formas no es raroque también pueda darse por la noc$e la propagación ;esporádicaYE;. Todas lasregiones e,cepto la B reflectan ondas de K. La @egión B pese a no reflectarlastambién es importante ya que ésta se encarga de absorberlas o atenuarlas.
La región 1 es la más importante para la propagación de K ya queD
o Está presente las 12 $. del día.
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o 4u altitud permite comunicaciones más le'anas.
o ormalmente reflecta las frecuencias más altas de K.
El periodo de (ida de los electrones es mayor en la región 1# y esa es la ra%ón
por la cual esta capa reflecta ondas por la noc$e. Los periodos de (ida de loselectrones en las regiones E# y 1 son de 1" segundos# minuto y 1" minutosrespecti(amente.
Figura 1 Estructura de la ionosfera de día y de noche.
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3Campo 4eomagnético 546F7: *unque no sea una parte de la ionosfera es
importante e,plicar el concepto dado que la afecta en gran medida. El campomagnético producido por la rotación del n&cleo metálico de la Tierra pro(oca una;líneas de campo; que (an de polo a polo. 4u forma es como una gota de agua#con la cola apuntando $acia el sol. Esta forma se da a causa de un flu'o continuo
de partículas cargadas procedentes del 4ol# al cual se le denomina flu'o solar. ElG9 tiene muc$a rele(ancia en la dinámica de la ionosfera. 4in la protección denuestro campo geomagnético# la ionosfera y la superficie del planeta estaríansometidos a un bombardeo constante de partículas cargadas. La formación de laionosfera sería muy pobre a causa de esos bombardeos y no tendríamos un G9que nos mantu(iera la ionosfera ;en posición;. Los B[6s no serían posibles ya quelas ondas reflectarían sin ning&n orden. )ero tranquilos que la (ida en la Tierratampoco sería posible sin el G9...El G9 es más débil cerca de las regionespolares y más fuerte cerca de las regiones ecuatoriales. En el lado oscuro de latierra el G9 se puede e,tender por millones de 3ilómetros en el espacio. Elestado del G9 puede ser silencioso +quiet-# (ariable +unsettled-# acti(o +acti(e-#
de tormenta menor +minor storm-# de tormenta mayor +ma'or storm-# de tormentase(era +se(ere storm- y# rara (e%# de tormenta muy se(era +(ery se(ere storm-.
Estas imágenes muestran la acti(idad auroral# la cual es producida por la radiaciónsolar. uando la manc$a ro'a desaparece es cuando los índices del campogeomagnético están a cero. R cuanto más ro'a sea# más altos serán los índices yentonces se dirá que el estado del G9 está acti(o o que $ay tormenta.
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Es entonces cuando en las altitudes superiores se puede disfrutar de dos cosasC lapropagación de tipo aurora y el poder contemplar una mara(illosa aurora borealcomo la que muestran las siguientes fotos.
*sí tenemos las siguientes capasD
• !" 3mD capa B. 4ólo aparece durante el día y es sumamente absorbentepara frecuencias por deba'o de unos " 9K%# protegiendo la superficieterrestre de gran parte de la radiación espacial.
• A"Y" 3mD capa E o capa de MennellyYKea(iside +o capa de Kea(iside-.
• A"Y!"" 3mD capas o capas de *ppleton. Las capas se ele(an por lanoc$e por lo que cambian sus propiedades de refle,ión. \!]
• A"Y8"" 3mD capa . Esta capa sufre una fluctuación diaria mayor
que la 1# por lo que llega a me%clarse con ésta.
• 8""Y!"" 3mD capa 1. Es la capa más alta de la ionosfera.
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